Бактериофаги влияют на риск заражения мелиоидозом
Международная команда исследователей из Университета Лестера, МГУ и МФТИ разработала математическую модель для мониторинга и контроля распространения мелиоидоза в Юго-Восточной Азии.
Мелиоидоз — тяжёлое инфекционное заболевание, проявляющееся множественными абсцессами органов из-за сепсиса. В 40% случаев болезнь приводит к смерти. Пациенты с диабетом подвержены более высокому риску заражения. Возбудитель — бактерия Burkholderia pseudomallei, активная в почве и воде, широко распространённая в Юго-Восточной Азии, Австралии, Западной и Восточной Африке.
Исследователи разработали математические модели, предсказывающие сезонную и суточную динамику популяций B. pseudomallei. Они сосредоточились на бактериальных популяциях на рисовых полях в двух провинциях Таиланда (Накхонпханом и Сакаэо) и на влиянии на патоген температурозависимых бактериофагов — вирусов, избирательно убивающих бактерии. Изменчивость изучалась в зависимости от температуры и уровня ультрафиолетового (УФ) излучения.
Результаты моделирования:
- Наибольшая угроза существует с марта по сентябрь, когда количество фагов, убивающих B. pseudomallei, минимально из-за высокого уровня УФ-излучения.
- Снижение числа фагов весной и летом приводит к увеличению количества бактерий, не заражённых вирусом.
- При постоянном УФ-облучении решающим фактором становится температура. При более 35 °C фаг входит в литический цикл, разрушая бактериальные клетки и сокращая популяцию патогена.
- Согласно модели, количество бактерий, свободных от фагов, достигает пика около 9 утра и 8 вечера.
Помимо УФ-лучей, на количество бактерий, свободных от фагов, влияет использование удобрений. Химикаты на основе железа уничтожают фаги, а эффект других удобрений неизвестен. Их использование приводит к непредсказуемой динамике популяций B. pseudomallei, что может повышать риск заражения людей.
Возможности для контроля заболевания:
- Перенос сельхозработ на рисовых полях в зависимости от сезона.
- Введение профилактических мер (например, использование защитной экипировки) в выявленные рискованные периоды.
- Применение агрохимикатов, которые не вредят фагам, ограничивающим популяцию патогенных бактерий.
Моделирование также позволяет оценить влияние глобального потепления на распространение эндемичных зон болезни. Осенью 2023 года запланирована серия экспериментов для детального изучения влияния агрохимикатов на уровень фагов в почве и взаимодействия фагов и бактерий.
Исследование "Temperature-dependent virus lifecycle choices may reveal and predict facets of the biology of opportunistic pathogenic bacteria" опубликовано в журнале Scientific Reports.